【材料図鑑】汎用樹脂入門 – PETの特性と用途
PETの加工
切削加工において、PET（ポリエチレンテレフタレート）は非常に有用な素材の一つです。本記事では、PETの特徴や長所、短所、および具体的な用途について詳しく解説します。
これからPETを使用する方や、素材選びに悩んでいる方にとって参考になる情報を提供します。
PETとは？
PET（ポリエチレンテレフタレート）は、エチレングリコールとテレフタル酸を縮合重合して作られる熱可塑性ポリエステルです。
PETは、透明性、強度、耐化学性、そしてリサイクル性が優れているため、多くの産業で利用されています。非常に高い結晶化度を持つため、耐熱性や機械的強度も優れており、他のプラスチックに比べて広範な用途で使用されています。
PETは化学的に非常に安定しており、多くの酸や溶剤に対して耐性があります 。例えば、酸飲料や炭酸飲料を長期間保存しても劣化しにくい特徴があります。
また、高い透明性と美しい光沢を持っていることから、食品や飲料のパッケージング材料としても広く利用されています。
さらに、PETは環境にやさしくリサイクルしやすい素材としても注目されており、持続可能な素材選びとしても非常に有用です。
PET樹脂は、透明性がありますが、加工方法によっては白色の結晶化PET（C-PET）としても利用されます。
結晶化PETは高い耐熱性を持ち、例えば電子レンジやオーブンで使用する食品容器に適しています。
また、PETは熱可塑性を持っているため、射出成形や押出成形、ブロー成形、さらには切削加工など、さまざまな加工方法に適しています。
そのため、デザインの自由度が高く、さまざまな形状や色の製品を製造することが可能です。
PETの長所
高い機械的強度と剛性
PETは引張強度が高く、形状の安定性も優れているため、構造部材や負荷がかかる部品に非常に適しています。
例えば、自動車の内外装部品や電化製品のケース、工業部品などでは、その強度と耐久性が求められるため、PETは非常に優れた素材です。製品寿命が長く、信頼性の高い部品を製造できることを意味します。
耐熱性
PETの耐熱温度は約120℃〜150℃であり、この特性により高温環境下での使用が可能です。
これは、食品包装材や調理器具、電子レンジ対応の製品に非常に適しています。例えば、電子レンジで加熱可能な食品トレイやボトル、温め直しが必要な食品パッケージなどです。高温に強いため、製品が変形したり溶けたりする心配が少ないです。
気体バリア性
PETは酸素や二酸化炭素の透過率が低く、これにより食品や飲料の保存に適しています。
酸素の透過を防ぐことによって、食品が酸化したり風味が落ちたりするのを防ぐことができます。
この特性は飲料ボトルや食品包装材で特に重要です。また、炭酸飲料のボトルとしても利用されることが多く、その炭酸保持力は高く評価されています。
高い透明性と美しい光沢
PETは透明性が高く、美しい光沢を持っています。
この透明性は、製品に高級感を与えるだけでなく、中に入っている内容物を確認しやすくするため、消費者にとっても魅力的です。
例えば、透明なペットボトルやパッケージは、中の製品を魅力的に見せ、購買意欲を高める効果があります。
また、透明性を保持しながらも着色が可能なため、多彩なデザインが実現できる点も優れています。
PETの短所
一方で、PETにはいくつかの短所も存在します。
耐アルカリ性の低さ
PETは強アルカリ環境下で分解しやすく、例えば高アルカリの洗浄剤や漂白剤などには向いていません。
強アルカリとの接触によって劣化しやすいため、このような環境で使用することは避ける必要があります。使用環境に応じて、他の素材との併用や保護対策を考える必要があります。
吸湿性
PETは若干の吸湿性を持ち、高湿度環境下で若干の寸法変化が生じる可能性があります。
これにより、特に高精度が要求される用途には注意が必要です。
例えば、精密機械の部品や高精度の電子機器のケースなどでは、寸法変化が問題となる可能性があります。
吸湿による寸法変化を最小限に抑えるためには、適切な乾燥および保管方法が求められます。
紫外線に対して脆弱
PETは長期間直射日光に晒されると、紫外線によって劣化が進みやすくなります。具体的には、黄変、割れ、脆化が発生する可能性があります。UVスタビライザーを添加するなどの対策を講じることは可能ですが、長期間の屋外使用には注意が必要です。
特に、屋外での使用が想定される製品には、紫外線対策を十分に施す必要があります。
加工難易度
PETは結晶構造がしっかりしているため、加工温度や条件を厳密に管理する必要があります。
温度制御が難しい場合、内部応力が発生しやすく、割れや歪みの原因になることがあります。
例えば、射出成形や押出成形などの加工時には、温度と冷却速度を厳密に管理する必要があります。
高品質な製品を製造するためには、高度な加工技術と設備が求められます。このような特性を理解し、適切な対策を講じることで、PET樹脂の短所を克服することができます。
切削加工においての注意点
PETを切削加工する際には、いくつかの重要な点に注意する必要があります。
切削速度と工具の選定
PETは熱に敏感であり、高速での切削は摩擦熱が発生しやすく、素材が溶けたり変形したりするリスクがあります。このため、適切な切削速度を選定し、摩擦熱を最小限に抑えることが求められます。
刃物の種類と角度も重要な要素です。PETは硬度が高いため、ダイヤモンドコーティングされた刃物や特別に設計されたプラスチック用の刃物を使用することが推奨されます。
ダイヤモンドコーティングされた刃物は、耐摩耗性が高く、長期間にわたって高品質な切削を実現します。
また、刃物の角度を適切に設定し、切削抵抗を減少させることで、表面仕上がりの品質を向上させることが可能です。
冷却材の使用
切削加工中には、適切な冷却方法を使用することも重要です。PETの切削中に発生する摩擦熱を抑えるためには、冷却材の使用が効果的です。
例えば、水や冷却オイルを使用することで、加工中の熱変形や溶解を防ぎ、質の高い切削が可能になります。
冷却材の選定には、素材に対する影響も考慮することが必要です。特に、高温が発生しやすい大規模な加工では、冷却システムの効率性が重要となります。
切削加工後の処理
切削加工後の仕上げプロセスも重要です。PETの切削加工後にはバリが発生することが一般的です。これを取り除くために、追加の研磨や軽度の研削作業が必要です。バリを取り除き、表面を滑らかにすることで、最終製品の品質向上が図れます。
さらに、必要に応じて表面処理を施し、最終製品の完成度を高めることが出来ます。例えば、表面コーティングやポリッシングを行うことで、製品の耐久性と美観を向上させることが可能です。
PETの具体的な用途
PET樹脂はその多様な特性から広範な用途で利用されています。
飲料ボトル
PETの優れた機械的強度と透明性、気体バリア性により、飲料ボトルとして広く利用されています。例えば、炭酸飲料やジュース、ミネラルウォーターなど様々な飲料の長期間保存が可能です。
さらに、PETボトルは軽量であり、運搬や取り扱いが容易であるため、消費者にも好まれています。
食品包装材
例えば、食品トレイ、パッケージフィルム、ラップなどがPETで作られています。
これらの用途では、PETのガスバリア性と耐熱性が特に重要で、食品の鮮度を保ちながら、加熱や冷却を行うことができます。
また、PETは食品安全基準を満たしており、健康に対するリスクが低いため、安全に使用することができます。
家庭用品
電子レンジ対応の保存容器、調理器具、家庭用クリーニング製品のボトルなどに使用されています。これらの製品は、PETの耐熱性、機械的強度、透明性といった特性を最大限に活かして設計されています。
ユーザーにとって使いやすい製品を提供する上で、PETは非常に重要な素材です。また、PETの透明性は製品の中身を容易に確認できるため、実用性も高いです。
医療分野
PETの化学的安定性と優れた機械的強度が重要な役割を果たします。
例えば、医療用パッケージ、薬剤容器、医療機器の部品などにPETが使用されています。これにより、健康と安全が厳しく要求される医療現場で信頼性の高い製品を提供することが可能です。
抗菌加工が施された医療用PET製品も多く存在し、衛生面でも高い評価を受けています。
産業分野
エレクトロニクス製品のハウジング、自動車部品、機械部品、フィルム、シートなどに使用されています。PETの優れた機械的強度、電気絶縁性、耐熱性がこれらの用途で非常に重要です。
特に、エレクトロニクス分野では、絶縁材料や回路基板としての利用が進んでおり、高機能な電気部品の製造に役立っています。
さらに、PETはリサイクルが容易で、環境に配慮した素材選びにも最適です。
まとめ
PETは、高い機械的強度、耐熱性、優れた気体バリア性、透明性など、多岐にわたる長所を持ちながら、耐アルカリ性の低さ、吸湿性、紫外線に対する脆弱性、加工難易度といった短所も存在します。
これらの特性を理解し、適切な用途に合わせた選択と加工条件の管理が重要です。
PETの加工については、下記無料相談からお気軽にお問合せください。
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